淺析預混合飼料廠的電氣自動化控制

劉凱

【摘 要】隨著電子技術的發展，連續配料輸送自動控制系統在預混合飼料廠生產當中有很廣泛的應用。它具有功能全面，靈活性強，性價比高等特點，受到連續配料系統集成商和用戶的歡迎。飼料生產線自動化控制系統是精細化工廠生產工藝過程中一道非常重要的工序，其中的配料工序質量對整個產品的質量舉足輕重。

自動配料控制過程是一個多輸入、多輸出系統，各條配料輸送生產線嚴格地協調控制，對料位、流量及時準確地進行監測和調節。本文依據飼料生產配料系統的工藝流程介紹了流量控制方式和飼料生產配料系統控制過程。

【關鍵詞】預混合飼料廠；電氣自動化；控制

隨著國內飼料企業對生產要求的日益提高，需要充分利用計算機技術和控制技術的最新發展，構建基于PLC的飼料生產現場過程控制系統，并成為同類企業首選的技術方案。同時隨著網絡化、信息化技術逐漸滲透到飼料加工工業，使得飼料加工及生產的自動化系統體系結構也逐漸發生了巨大的變化，迫切需要在現場控制管理的基礎上，從企業生產計劃、銷售角度進行統一規劃，這種市場需求的變化也必將對飼料生產自動化產生重大影響。有鑒于此，研制一種適合我國國情、滿足飼料加工現代化管理要求的智能化監控系統勢在必行。

一、預混合飼料廠的飼料生產系統概述

飼料生產自動化控制系統是對飼料生產及加工過程中的各類碎玉米、配料、微量元素等粉粒或液體物料進行單秤稱重并按所選配方進行混合攪拌，制成滿足一定要求，具有較高營養的飼料成品的實時監控管理的自動化系統，具有廣闊的市場前景。目前我國大部分飼料生產過程控制系統業務流程主要包含如下幾個核心部分：給料部分、稱量部分、配料控制部分。

（一）給料部分

給料部分是從原料倉（或儲罐）向稱重設備中加料的執行機構，系統根據設定好的序號控制原料倉（用于儲存各種飼料生產所需的原料，如：棉柏、豆柏、魚粉等）全速下料。根據飼料生產所需原料的不同特性，需要分別選用不同的給料設備。

（二）稱量部分

在進行飼料生產的同時，需要判斷飼料生產所需要的所有原料是否下料結束，一般通過采集電子秤的重量，將重量模擬電壓信息送往電子稱，用來采集重量信號來判斷是否到達提前量。在飼料生產中為了提高生產效率與準確度往往采用雙配料倉，生產現場有多少配料倉則需要安裝相應的電子秤。

（三）控制系統

飼料生產控制系統由稱量儀表、上位工控機、可編程控制器及其他控制器件等組成。為了實現飼料生產過程的遠程控制，則需要配置遠程控制計算機，銷售計算機，數據庫服務器，管理計算機，地磅電子秤等。

二、飼料生產自動化控制的給料方式選擇

目前，在飼料生產及加工領域，其中飼料生產配料廣泛采用的給料系統一般有以下幾種：電磁振動給料系統、螺旋給料系統、料門給料系統、電磁閥給料系統等。除了上述四種方式外，還有一些場合可以采用傳送帶、刮板、真空抽吸、震動給料等給料方式。其中應用較為廣泛的分別是電磁振動給料機和螺旋給料機。電磁振動給料機運用機械振動學的共振原理使得飼料生產中所需要的混合料在低臨界近共振狀態下工作，在給料過程中，物料在料槽中被連續拋起， 并按拋物線軌跡向前作跳躍運動，這種給料方式因為不需要轉動部件，同時對料槽的磨損較小，具有耗電少、體積小、重量輕、運行費用低等優點。但遺憾的是該種給料方式對安裝要求較高，并且現場調試困難，調整不當會產生噪聲且運行不好。

螺旋給料機方式與電磁振動給料機相比，能夠實現給料均勻的特點，并且不容易受外界影響。飼料所需混料由旋轉的螺旋葉片在螺旋管體內連續推進送料，在重力作用下進入攪拌器，使得系統機械振動較小，能夠保持攪拌倉運行平穩，并且對稱量的干擾相對較小，能夠很好的避免飼料攪拌過程中飼料原材料分層或者攪拌不均的缺陷。但螺旋給料機上安裝有電動機和減速器，重量大，效率較低。對于液體物料，一般采用閥門控制給料量。

三、飼料生產自動化控制的稱重方式選擇

在飼料生產的配料過程中，包括原料的儲存、輸送、稱重配料、除塵、物料混合等多種設備，涉及粉粒狀固體散料、液體等多種物料。根據飼料生產工藝要求，常用稱量方式有進料式稱量和卸料式稱量2種，具有單斗單料、單斗多料、多斗多料等多種工作模式。其中進料式稱量又可分為零位法和增量法等稱重方式，零位法指的是料倉開始從空位給料，直到料倉滿足給定要求，即停止加料，然后打開料倉放料直到空位，再重新稱重。增量法指的是稱量料斗接收、稱量好飼料后， 在未放空料倉的情況下就開始加料，系統自動將電子秤內部計數值清零。很明顯，采用零位法的稱量方式其精度相對增量法更為精確。

采用進料式方法進行物料稱量時，需要注意給料落差的計算，即當給料設備停止給料后，部分物料尚未進入攪拌倉的余料?？紤]到落差余量對最終配料成份的影響，在實際配料稱量計算時其給料設定值應為要配制的物料標準重量減去落差值。在實際的給料控制模式中，一般采用雙速給料的方法，首先根據給料設定值，快速放料，當放料量接近設定值的90%左右，則減少閘門放料量，采取慢速給料，這種控制方式能夠在保證放料速度的同時增加稱量精度。卸料式稱量方式則與給料式過程相反，即先在料斗內預先裝入多于配方要求的物料，然后開啟放料進行稱量，通過稱量落下的物料重量便能夠獲取飼料生產所需配料的重量。采用減量法稱量可以直接將傳感器安裝在料倉上，通過傳感器檢測料倉中物料總重量減少的參數值計算飼料生產的實際配料量，但該方法稱量精度較低，因而在實際的配料控制過程中較少采用。同理，為了實現和增量法同樣的效率和控制精度，減量法也采取雙速卸料，在快速卸料量達到給定值的90%左右開始變為慢速卸料。

四、飼料生產自動化控制的飼料生產線結構

在目前大部分飼料加工企業，建立的飼料生產線結構主要有如下幾種：

（1）采用固定式單組份料斗秤的結構：該結構配料成本較高，其基本特征就是每個放料倉對應1臺電子稱重裝置——料斗秤，各組份原料在稱量后由溜槽、集料帶或集料小車收集并進入攪拌倉進行后續加工工序。

（2）采用固定式多組份料斗秤的結構：該稱量結構類似固定式料斗秤結構，只不過該結構為了節省電子稱量裝置，采用固定幾個料倉對應l臺電子料斗秤，各組份原料通過皮帶傳送裝置混合在同一臺料斗秤內累加稱量后再由集料帶或集料小車收集進入攪拌倉進行后續工序，該結構有利于實現多種配料的精確控制。

（3）采用移動式料斗秤的結構：裝有各類飼料原料的集料小車根據自身攜帶的稱量裝置對配料量進行計算，并根據配料給定值進行飼料原材料配量的累加式稱量，該方式能夠實現對各類飼料原材料放料的精確控制，采用這種方式進行配料需要集料小車有很好的定位精度，自然增加了配料控制系統的設計難度和成本。

（4）采用稱重帶式輸送機式的多組份秤的結構：料倉的出料機構就是多組份秤的給料機構，各種物料在移動的配料帶上由皮帶秤進行累加稱重。

對于以上這幾種結構的生產線，采用固定式單組份料斗秤的結構的生產線的配料精度最高，但由于每種物料都要有一臺稱量儀表和一套傳感器，因而成本也最高。飼料生產線自動化控制系統中的配料控制模塊由稱量儀表、上位工控機、可編程控制器及其他控制器件等組成。典型的配料控制系統在一些比較簡單的稱重配料系統中， 也可以采用工業計算機（IPC）加數據采集板卡的形式進行配料的控制。

【參考文獻】

[1]何瑞，賈磊. 基于PLC控制的自動配料系統研究與應用[J]. 微計算機信息， 2017年，25（12）：45-47

[2]熊晴海.飼料企業生產監控管理系統的研制[D].電子科技大學碩士學位論文，2015.

[3]劉艷榮.飼料廠自動配料系統的設計[J].電子設計工程，2012，20（12）：27-29